節能玻璃熱工性能檢測

摘要：隨著建筑節能活動的深入開展，節能玻璃正發揮著越來越重要的作用。本文闡述了節能玻璃的類型、特點及其熱工性能檢測項目，探討了熱工性能檢測方法中的相關問題。

關鍵詞：節能玻璃;熱工性能;檢測

0"引言

節能玻璃一般是指具有良好保溫和隔熱性能的玻璃。在建筑節能得到廣為關注的今天，建筑門窗和幕墻節能發揮著極其重要的作用。據統計，我國空調采暖所消耗的能量中有20%～50%是經門窗或幕墻傳熱發生的[1]。而玻璃是門窗或幕墻傳熱耗能的主要媒介，因此節能玻璃的應用對建筑節能具有非比尋常的意義。

節能玻璃歷經多年發展，已形成門類眾多的大家族，其產品種類逾千種。按照結構特點，節能玻璃可分為中空玻璃、真空玻璃和鍍膜玻璃三大系列[2]。中空玻璃是由兩片或多片玻璃組成，四周以高強度氣密性膠粘劑將玻璃、橡膠條、鋁合金框密封，內腔充以干燥氣體（空氣或惰性氣體）的玻璃加工產品[3]。我國中空玻璃分為普通型和復合型兩大類，前者以浮法白玻為基片并以內腔氣室隔熱;后者除氣室隔熱外，還以鍍膜玻璃、安全玻璃、LOW-E玻璃、絲網印刷玻璃、離子著色玻璃等為基片，提供更多或更好性能。真空玻璃是在兩片玻璃之間以0.1～0.2mm支撐物隔開，周邊以玻璃焊料密封，抽氣形成真空腔結構的加工玻璃產品[4]。為了進一步改善性能，真空玻璃常采用一片LOW-E玻璃，并且其形式除普通真空玻璃外，還有與中空玻璃復合的形式——復合真空玻璃。鍍膜玻璃是在玻璃基片上沉積其他材料，以改變玻璃光學、電學、化學和機械性能的加工玻璃產品[5]。其類型包括LOW-E鍍膜玻璃、熱反射鍍膜玻璃、低反射鍍膜玻璃、遮陽型鍍膜玻璃、陽光控制型鍍膜玻璃等多個品種。

熱工性能的檢測是衡量節能玻璃節能效果的關鍵依據，由于節能玻璃品種眾多，從而對檢測技術提出了比較高的要求，本文就此進行了探討。

1"節能玻璃熱工性能檢測項目

按照《建筑節能工程施工質量驗收規范》（GB"50411-2007）第5.2.3條規定，幕墻玻璃進場復檢見證取樣項目包括可見光透射比、傳熱系數、遮陽系數和中空玻璃露點;第6.2.3條規定，建筑外窗進場復檢見證取樣項目（夏熱冬暖地區）包括氣密性、玻璃遮陽系數、可見光透射比和中空玻璃露點。除了外門窗氣密性指標與玻璃性能沒有直接關系，其他參數都與玻璃熱工性能相關，故介紹如下：

1.1"可見光透射比（）

按照《建筑門窗玻璃幕墻熱工計算規程》（JGJ/T"151-2008）第2.1.9條定義，可見光透射比是指標準光源（）透過玻璃成為室內的可見光通量與投射到玻璃的可見光通量的比值，而按照《建筑玻璃"可見光透射比、太陽光直接透射比、太陽能總透射比、紫外線透射比及有關窗玻璃參數的測定》（GB/T"2680-94）第3.1節公式，可見光透射比是指可見光譜范圍內（380nm到780nm），透射光強度占入射光強度的百分比。可見光透射比反映了玻璃的透光率，影響室內照明能耗。

1.2傳熱系數（或）

傳熱系數是指玻璃兩側溫差為1K或1℃時，單位時間通過單位面積玻璃的熱量，其單位為W/（m2·K）或W/（m2·℃）。傳熱系數反映了玻璃的保溫隔熱性能，其值越低節能效果越好。

1.3"遮陽系數（或）

遮陽系數也稱為遮蔽系數，是指相同條件下，玻璃的太陽光總透射比與3mm標準玻璃的太陽光總透射比之比值。太陽光總透射比（）又指通過玻璃成為室內熱量的太陽輻射與投射到玻璃上的太陽輻射之比值，其值等于太陽光直接透射所得熱量與太陽輻射被構件吸收再入室內熱量之和。太陽光總透射比反映了玻璃透射太陽能的比例，影響采暖能耗和空調能耗，因而遮陽系數也對采暖能耗和空調能耗有影響，但不同地區或季節對玻璃遮陽系數有不同的要求，炎熱地區或夏季減小遮陽系數有利于節能，寒冷地區或冬季提高遮陽系數更有利于利用太陽能而實現節能。

1.4"中空玻璃露點

中空玻璃露點是指封存在內腔中的空氣濕度達到飽和狀態時的溫度。結露影響中空玻璃的透光性，同時也降低其隔熱效果，所以也是衡量中空玻璃節能效果的重要指標。

2"節能玻璃熱工性能檢測方法

2.1"可見光透射比測定

節能玻璃可見光透射比的測量依據是GB/T"2680-94，其規定了采用分光光度計測定的條件和可見光透射比的計算方法。其原理是光譜透射比法，即分光光度計的兩束光中，測量光束透過測試玻璃，參考光束透過空氣，以2個相同的光電探測器接收后進行比較得到透射率;或采用1個光電探測器，先后接收兩束光后再進行比較。從380nm到780nm間隔=10nm有41個波長光束，采用公式計算可見光透射比，對于單層玻璃可通過儀器配置的軟件直接計算得到結果。對于兩層或三層玻璃構件可分別測出每一片玻璃的可見光透射比和可見光反射比數據，再以GB/T"2680-94中公式計算出兩層或三層玻璃構件的可見光透射比。需要指出的是對于采用鋼化玻璃的節能玻璃，由于不能切割成分光光度計要求的尺寸（一般在100mm×100mm以內），只能采用玻璃生產商另外提供的樣品，無法滿足現場驗收見證取樣要求，所以這項參數測試的真實性受到一定影響[6]。現在有些檢測機構配置了暗室和大件玻璃夾持附件，可以檢測成品玻璃，解決了鋼化玻璃測試的難題。

2.2"傳熱系數測定

玻璃的傳熱系數可以通過測試其輻射率后計算得出，也可以通過防護熱板法或熱流計法測試熱阻后再換算而得。由于輻射率的測試相對容易，再結合廣東省建科院的玻璃光學、熱工性能計算軟件（Glazing"Design"1.5）進行計算即可得到傳熱系數，目前這種方法應用較為普遍。計算方法可參照《建筑玻璃應用技術規程》（JGJ"131-2009）“附錄A"玻璃傳熱系數計算方法”。防護熱板法與熱流計法相比，前者精度更高，受環境、儀器和人為因素較少。防護熱板法測熱阻可按照《玻璃導熱系數試驗方法》（JG/T"675-1997）進行測試，熱阻與導熱系數的關系是：（為熱阻，m2·K/W;為厚度，m;為導熱系數，W/m·K）;然后再按計算傳熱系數（為傳熱系數，W/（m2·K）;為熱阻;、分別為室內外表面換熱系數，單位與傳熱系數相同）。中空玻璃的傳熱系數可按《中空玻璃穩態U值（傳熱系數）的計算及測定》（GB/T"22476-2008）進行測定，該標準包含了上述3種方法。其中防護熱板法測量傳熱系數誤差來源主要是平均熱流量和試驗溫度的測量，減少誤差的措施包括經常以標準參比板對導熱系數測量儀器進行標定以及經常對溫度傳感器進行檢定等[7]。真空玻璃傳熱系數測定方法可按照《真空玻璃》（JC/T"1079-2008）“附錄A"真空玻璃保溫性能測量方法”進行測試。但是該方法沒有明確冷、熱板與被測真空玻璃表面接觸壓強的影響，實際上該壓強對溫度傳感器與真空玻璃接觸的緊密程度以及測量板與真空玻璃和標準板之間的殘余氣體含量都有影響，并且會影響測量結果[8]。

2.3"遮陽系數測定

如同可見光透射比的測定，遮陽系數的測定也是依據GB/T"2680-94和分光光度計進行檢測，實際上后者涵蓋了前者，并且計算過程更為復雜。太陽光譜被人為分為紫外光區（280nm～380nm）、可見光區（380nm～780nm）、近紅外光區（780nm～2500nm）和遠紅外光區（4.5μm～25μm），它們所占比例分別為7%、46%、44%和3%。目前的主要問題是各單位所依據的標準、計算方法、邊界條件等有所差異，因而檢測結果也有所出入，并給驗收工作帶來一定困難。GB/T"2680-94是依據ISO"9050：1990制定的，與近年來國外應用更多的ISO"9050：2003和其他國外標準有些差異，依據不同標準的軟件計算結果自然不同。同時，玻璃取樣也存在前述尺寸問題，為此有些單位專門與儀器制造商合作改進儀器，使其可以測量600mm×1000mm這么大尺寸的樣品。上述問題希望GB/T"2680-94修訂時能夠解決。下面僅以雙層玻璃構件的檢測為例說明其測試過程，如圖1所示。

2.4"中空玻璃露點測定

中空玻璃露點可按照《中空玻璃》（GB/T"11944-2012）第7.3節“露點試驗”規定進行測定。

3"結語

由于節能玻璃種類多，特點各異，加上目前檢測標準也不夠完善，節能玻璃熱工性能的檢測常有一些出入。尤其中空鍍膜玻璃膜面位置的變化，就能對熱工性能產生顯著的差異，必須通過檢測才能確認該節能玻璃的熱工性能，因此對節能玻璃熱工性能的檢測技術應該全面而準確地理解和應用。

參考文獻：

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[6]馬揚，楊仕超.關于玻璃遮陽系數檢測標準的若干問題研究[C]//"2011年鋁全國門窗幕墻行業年會論文.廣州：中國建筑金屬結構協會，2011：172-179.

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[8]張磊，寧鐸，劉偉，等.一種可控恒壓強條件下真空玻璃傳熱系數測量儀研制[J].陜西科技大學學報，2013，31（2）：136-141.